【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、地球観測衛星に搭載さ
れるマイクロ波放射計に利用する。特に、機械走査式の
マイクロ波放射計に関すものである。The present invention is used in a microwave radiometer mounted on an earth observation satellite. In particular, it relates to a mechanical scanning microwave radiometer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図４は従来例のマイクロ波放射計のブロ
ック構成図である。図５は従来例のマイクロ波放射計の
走査アルゴリズムを示す図である。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a block diagram of a conventional microwave radiometer. FIG. 5 is a diagram showing a scanning algorithm of a conventional microwave radiometer.
【０００３】従来、マイクロ波放射計は、機械走査式の
トータルパワ受信方式の場合には、図４に示すように、
一次放射器２と、その軸まわりに回転するアンテナリフ
レクタ１と、受信信号と校正信号とを切換える信号切換
スイッチ３と、低温校正熱音源５と、高温校正熱音源６
と、この二つの熱音源を切換える熱音源切換スイッチ４
と、トータルパワ受信機７と、信号処理部８と、アンテ
ナ走査機構部９と、アンテナ走査制御部１０と、データ
出力端子１１とを備えていた。In the case of a mechanical scanning type total power receiving system, a microwave radiometer has conventionally been used as shown in FIG.
Primary radiator 2, antenna reflector 1 rotating about its axis, signal changeover switch 3 for switching between a reception signal and a calibration signal, a low temperature calibration heat source 5, and a high temperature calibration heat source 6
And a heat source selector switch 4 for switching between these two heat sources.
And a total power receiver 7, a signal processing unit 8, an antenna scanning mechanism unit 9, an antenna scanning control unit 10, and a data output terminal 11.
【０００４】次に、動作について説明する。Next, the operation will be described.
【０００５】一次放射器２はアンテナリフレクタ１で収
光した地球表面上のマイクロ波帯の熱雑音を受信し、信
号切換スイッチ３を介してトータルパワ受信機７に出力
する。トータルパワ受信機７はこのマイクロ波帯の熱雑
音を増幅し中間周波数帯へ周波数変換し、その後に包絡
線検波器により受信熱雑音レベルに応じたべースバンド
のアナログ信号を検波し、積分器により平滑化して信号
処理部８へ出力する。信号処理部８は熱雑音アナログ信
号をディジタル信号に変換し、データ出力端子１１に出
力すると同時に、アンテナリフレクタ１を回転するため
の同期信号をアンテナ走査制御部１０に送出する。アン
テナ走査機構部９はアンテナ走査制御部１０からの制御
信号により駆動モータでアンテナリフレクタ１を回転さ
せる。The primary radiator 2 receives the thermal noise in the microwave band on the surface of the earth collected by the antenna reflector 1 and outputs it to the total power receiver 7 via the signal changeover switch 3. The total power receiver 7 amplifies the thermal noise in the microwave band and frequency-converts it into an intermediate frequency band, then detects the baseband analog signal according to the received thermal noise level by the envelope detector, and smoothes it by the integrator. It is converted and output to the signal processing unit 8. The signal processing unit 8 converts the thermal noise analog signal into a digital signal and outputs the digital signal to the data output terminal 11, and at the same time, sends a synchronization signal for rotating the antenna reflector 1 to the antenna scanning control unit 10. The antenna scanning mechanism unit 9 causes the drive motor to rotate the antenna reflector 1 in response to a control signal from the antenna scanning control unit 10.
【０００６】校正時には、信号切換スイッチ３を校正系
に切換え、低温校正雑音源５と高温校正雑音源６とを雑
音源切換スイッチ４で切換えてトータルパワ受信レベル
の校正を行う。At the time of calibration, the signal changeover switch 3 is switched to the calibration system, and the low temperature calibration noise source 5 and the high temperature calibration noise source 6 are switched by the noise source selection switch 4 to calibrate the total power reception level.
【０００７】図５はアンテナリフレクタ１により地球表
面上に投影したスポットビーム（瞬時視野）および走査
アルゴリズムを示す。FIG. 5 shows a spot beam (instantaneous field of view) projected on the surface of the earth by the antenna reflector 1 and a scanning algorithm.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来例のマイクロ波放射計では、温度分解能（感度）ΔＴ
ｍｉｎは下記式で決定される。However, in such a conventional microwave radiometer, the temperature resolution (sensitivity) ΔT
min is determined by the following formula.
【０００９】 ΔＴｍｉｎ＝α（ＴA＋ＴR）／（Ｂ・τ）1/2 ．．．（１） ただし、ΔＴｍｉｎ＝温度分解能＝感度 α＝受信機定数 （α＝１のときトータルパワ受信機） （α＝２のときディッケ受信機） ＴA＝アンテナ雑音温度 ＴR＝アンテナ出力端換算等価雑音温度 Ｂ＝受信機雑音帯幅 τ＝積分器時定数 高感度化するためには、受信機を受信機定数の一番低い
トータルパワ受信機にして低雑音増幅器を入力段に挿入
することにより可能であるが、ハードウェアの実現上限
界がある。また、アンテナ雑音温度および受信機雑音帯
幅は観測周波数帯で必然的に決定され、積分器定数も１
個の一次放射器であれば衛星高度、アンテナ径などによ
り走査アルゴリズムが必然的に決定される。ΔTmin = α (TA + TR ) / (B · τ)1/2 . ． ． (1) where ΔTmin = temperature resolution = sensitivity α = receiver constant (total power receiver when α = 1) (Dicke receiver when α = 2) TA = antenna noise temperature TR = converted to antenna output end Equivalent noise temperature B = receiver noise bandwidth τ = integrator time constant In order to improve sensitivity, make the receiver a total power receiver with the lowest receiver constant and insert a low noise amplifier in the input stage. However, there is a limit in terms of hardware implementation. Moreover, the antenna noise temperature and the receiver noise bandwidth are inevitably determined in the observed frequency band, and the integrator constant is also 1.
If there are only one primary radiator, the scanning algorithm is inevitably determined by the satellite altitude, antenna diameter, etc.
【００１０】したがって、高い周波数帯のマイクロ波放
射計は低い周波数帯に比べてアンテナ出力端換算等価雑
音温度ＴRが悪くなる分だけ高感度化が望めない問題点
があった。Therefore, the microwave radiometer in the high frequency band has a problem in that the equivalent noise temperature TR equivalent to the antenna output end is worse than that in the low frequency band, and thus higher sensitivity cannot be expected.
【００１１】本発明は上記の問題点を解決するもので、
積分時間を長くすることができ、温度分解能を向上し高
感度化することができるマイクロ波放射計を提供するこ
とを目的とする。The present invention solves the above problems.
It is an object of the present invention to provide a microwave radiometer capable of extending the integration time, improving the temperature resolution, and increasing the sensitivity.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、アンテナのリ
フレクタを機械的に回転させるアンテナ走査手段と、ア
ンテナ回転軸にその放射軸をほぼ一致して設けられた第
一の一次放射器と、この第一の一次放射器と校正用熱雑
音源とからの信号を切換える第一の信号切換スイッチ
と、この第一の信号切換スイッチの出力信号を中間周波
数に周波数変換し熱雑音アナログ信号を検波し平滑化し
て出力する第一の受信機と、この第一の受信機の出力信
号をディジタル信号に変換し上記アンテナ走査手段を制
御する信号処理部とを備えたマイクロ波放射計におい
て、衛星進行方向に上記第一の一次放射器とならべて配
列した複数の第二の一次放射器を配置し、この複数の第
二の一次放射器と上記校正用熱雑音源とからの信号をそ
れぞれ切換える複数の第二の信号切換スイッチと、この
複数の第二の信号切換スイッチの出力信号を中間周波数
に周波数変換し熱雑音アナログ信号を検波し平滑化して
出力する複数の第二の受信機とを備え、上記信号処理部
は上記複数の第二の受信機の出力信号をディジタル信号
に変換する手段を含むことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention comprises an antenna scanning means for mechanically rotating a reflector of an antenna, and a first primary radiator provided with its radiation axis substantially aligned with the antenna rotation axis. A first signal selector switch for switching signals from the first primary radiator and the thermal noise source for calibration, and the output signal of the first signal selector switch is frequency-converted to an intermediate frequency to detect a thermal noise analog signal. In a microwave radiometer equipped with a first receiver for smoothing and outputting and a signal processing unit for converting the output signal of the first receiver into a digital signal and controlling the antenna scanning means, A plurality of second primary radiators arranged alongside the first primary radiator in a direction, and switching a plurality of signals from the plurality of second primary radiators and the calibration thermal noise source, respectively. of A second signal changeover switch, and a plurality of second receivers for frequency-converting the output signals of the plurality of second signal changeover switches into an intermediate frequency to detect a thermal noise analog signal, smooth it, and output it. The signal processing unit is characterized in that it includes means for converting the output signals of the plurality of second receivers into digital signals.
【００１３】[0013]
【作用】衛星進行方向に第一の一次放射器とならべて配
列した複数の第二の一次放射器を設け、複数の第二の信
号切換スイッチで複数の第二の一次放射器と校正用熱雑
音源とからの信号をそれぞれ切換える。複数の第二の受
信機で複数の第二の信号切換スイッチの出力信号を中間
周波数に周波数変換し熱雑音アナログ信号を検波し平滑
化して出力する。信号処理部は複数の第二の受信機の出
力信号をディジタル信号に変換する。A plurality of second primary radiators arranged alongside the first primary radiator in the satellite traveling direction are provided, and a plurality of second primary radiators and calibration heat are provided by a plurality of second signal changeover switches. The signal from the noise source and the signal from the noise source are switched. The plurality of second receivers frequency-converts the output signals of the plurality of second signal changeover switches to intermediate frequencies, detects the thermal noise analog signal, smooths it, and outputs it. The signal processing unit converts the output signals of the plurality of second receivers into digital signals.
【００１４】以上により積分時間を長くすることがで
き、温度分解能を向上し高感度化することができる。As described above, the integration time can be lengthened, the temperature resolution can be improved, and the sensitivity can be increased.
【００１５】[0015]
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。図１は本発明一実施例マイクロ波放射計のブロッ
ク構成図である。図２は本発明のマイクロ波放射計の外
観図である。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a microwave radiometer according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an external view of the microwave radiometer of the present invention.
【００１６】図１および図２において、マイクロ波放射
計は、アンテナリフレクタ１を機械的に回転させるアン
テナ走査手段としてアンテナ走査制御部１０およびアン
テナ走査機構部９と、アンテナ回転軸にその放射軸をほ
ぼ一致して設けられた第一の一次放射器として一次放射
器２と、一次放射器２と校正用熱雑音源とからの信号を
切換える第一の信号切換スイッチとして信号切換スイッ
チ３と、信号切換スイッチ３の出力信号を中間周波数に
周波数変換し熱雑音アナログ信号を検波し平滑化して出
力する第一の受信部としてトータルパワ受信機７と、ト
ータルパワ受信機７の出力信号をディジタル信号に変換
しアンテナ走査制御部１０を制御する信号処理部８と、
信号処理部８の出力信号を出力するデータ出力端子１１
と、校正用熱雑音源として低温校正熱雑音５、高温校正
熱雑音６および熱音源切換スイッチ４とを備える。1 and 2, the microwave radiometer has an antenna scanning control unit 10 and an antenna scanning mechanism unit 9 as an antenna scanning means for mechanically rotating the antenna reflector 1, and the radiation axis of the antenna rotation axis. A primary radiator 2 serving as a first primary radiator provided substantially in agreement, a signal selector switch 3 serving as a first signal selector switch for switching signals from the primary radiator 2 and the calibration thermal noise source, and a signal. The total power receiver 7 serves as a first receiving unit for converting the output signal of the change-over switch 3 into an intermediate frequency, detecting the thermal noise analog signal, smoothing the output, and converting the output signal of the total power receiver 7 into a digital signal. A signal processing unit 8 for converting and controlling the antenna scanning control unit 10;
Data output terminal 11 for outputting the output signal of the signal processing unit 8
And a low temperature calibration thermal noise 5, a high temperature calibration thermal noise 6 and a heat source changeover switch 4 as a calibration thermal noise source.
【００１７】ここで本発明の特徴とするところは、衛星
進行方向に一次放射器２とならべて配列した複数の第二
の一次放射器として一次放射器１２、１３を配置し、一
次放射器１２、１３と上記校正用熱雑音源とからの信号
をそれぞれ切換える複数の第二の信号切換スイッチとし
て１４、１５と、信号切換スイッチ１４、１５の出力信
号を中間周波数に周波数変換し熱雑音アナログ信号を検
波し平滑化して出力する複数の第二の受信機としてトー
タルパワ受信機１６、１７とを備え、信号処理部８はト
ータルパワ受信機１６、１７の出力信号をディジタル信
号に変換する手段を含むことにある。Here, the feature of the present invention is that the primary radiators 12 and 13 are arranged as a plurality of second primary radiators arranged side by side with the primary radiator 2 in the satellite traveling direction. , 15 and a plurality of second signal changeover switches for changing over the signals from the above-mentioned calibration thermal noise source, respectively, and the thermal noise analog signals by frequency-converting the output signals of the signal changeover switches 14, 15 into intermediate frequencies. Is equipped with total power receivers 16 and 17 as a plurality of second receivers for detecting, smoothing and outputting, and the signal processing unit 8 includes means for converting the output signals of the total power receivers 16 and 17 into digital signals. To include.
【００１８】このような構成のマイクロ波放射計の動作
について説明する。図３は本発明のマイクロ波放射計の
走査アルゴリズムを示す図である。The operation of the microwave radiometer having such a configuration will be described. FIG. 3 is a diagram showing a scanning algorithm of the microwave radiometer of the present invention.
【００１９】図１において、一次放射器２、１２、１３
はアンテナリフレクタ１で収光した地球表面上のマイク
ロ波帯の熱雑音を受信し、信号切換スイッチ３、１４、
１５を介してトータルパワ受信機７、１６、１７に出力
する。トータルパワ受信機７、１６、１７はこのマイク
ロ波帯の熱雑音を増幅し中間周波数帯へ周波数変換し、
その後に包絡線検波器により受信熱雑音レベルに応じた
べースバンドのアナログ信号を検波し、積分器により平
滑化して信号処理部８へ出力する。信号処理部８は熱雑
音アナログ信号をディジタル信号に変換し、データ出力
端子１１に出力すると同時に、アンテナリフレクタ１を
回転するための同期信号をアンテナ走査制御部１０に送
出する。アンテナ走査機構部９はアンテナ走査制御部１
０からの制御信号により駆動モータでアンテナリフレク
タ１を回転させる。In FIG. 1, the primary radiators 2, 12, 13 are
Receives the thermal noise in the microwave band on the surface of the earth collected by the antenna reflector 1, and the signal changeover switches 3, 14,
It outputs to the total power receiver 7, 16, 17 via 15. The total power receivers 7, 16 and 17 amplify the thermal noise in the microwave band and convert the frequency to the intermediate frequency band,
After that, an envelope detector detects a baseband analog signal according to the received thermal noise level, the integrator smoothes the analog signal, and outputs the smoothed signal to the signal processing unit 8. The signal processing unit 8 converts the thermal noise analog signal into a digital signal and outputs the digital signal to the data output terminal 11, and at the same time, sends a synchronization signal for rotating the antenna reflector 1 to the antenna scanning control unit 10. The antenna scanning mechanism unit 9 is the antenna scanning control unit 1.
The control signal from 0 causes the drive motor to rotate the antenna reflector 1.
【００２０】校正時には、信号切換スイッチ３、１４、
１５を校正系に切換え、低温校正雑音源５と高温校正雑
音源６とを雑音源切換スイッチ４で切換えてトータルパ
ワ受信レベルの校正を行う。At the time of calibration, the signal changeover switches 3, 14,
15 is switched to the calibration system, and the low-temperature calibration noise source 5 and the high-temperature calibration noise source 6 are switched by the noise source selector switch 4 to calibrate the total power reception level.
【００２１】図３は３個の一次放射器２、１２、１３を
備えたマイクロ波放射計の例でアンテナリフレクタ１に
より地球表面上に投影したスポットビーム（瞬時視野）
および走査アルゴリズムを示す。図５に示す従来例のマ
イクロ放射計の走査アルゴリズムと比較してもわかるよ
うに、一回のアンテナスキャンで同時に３個のスポット
ビームを取得することができる。FIG. 3 shows an example of a microwave radiometer equipped with three primary radiators 2, 12 and 13, and a spot beam (instantaneous field of view) projected on the surface of the earth by the antenna reflector 1.
And the scanning algorithm. As can be seen by comparing with the scanning algorithm of the conventional microradiometer shown in FIG. 5, three spot beams can be acquired simultaneously by one antenna scan.
【００２２】したがって、従来例のマイクロ放射計に比
べてアンテナスキャンスピードを遅くし、積分時間を長
くすることができる。すなわち、従来例のマイクロ放射
計と同じ受信機定数α、アンテナ雑音温度ＴA、アンテ
ナ出力端換算雑音温度ＴRおよび受信機雑音帯域幅Ｂで
あってもｍ個の一次放射器を備える場合には、積分時間
をｍ倍にすることができ、かつ温度分解能を１／ｍ1/2
にすることができる。Therefore, the antenna scan speed can be slowed down and the integration time can be lengthened as compared with the conventional microradiometer. That is, even if the receiver constant α, the antenna noise temperature TA , the antenna output end converted noise temperature TR, and the receiver noise bandwidth B, which are the same as those of the conventional microradiometer, are provided with m primary radiators. Can increase the integration time by m times and the temperature resolution is 1 / m1/2
Can be
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、積分時
間を長くすることができ、温度分解能を向上し高感度化
することができる優れた効果がある。As described above, the present invention has an excellent effect that the integration time can be lengthened, the temperature resolution can be improved, and the sensitivity can be increased.
【図１】本発明一実施例マイクロ波放射計のブロック構
成図。FIG. 1 is a block diagram of a microwave radiometer according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明のマイクロ波放射計の外観図。FIG. 2 is an external view of a microwave radiometer of the present invention.
【図３】本発明のマイクロ波放射計の走査アルゴリズム
を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a scanning algorithm of the microwave radiometer of the present invention.
【図４】従来例のマイクロ波放射計のブロック構成図。FIG. 4 is a block configuration diagram of a conventional microwave radiometer.
【図５】従来例のマイクロ波放射計の走査アルゴリズム
を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a scanning algorithm of a conventional microwave radiometer.
１ アンテナリフレクタ ２、１２、１３ 一次放射器 ３、１４、１５ 信号切換スイッチ ４ 雑音源切換スイッチ ５ 低温校正雑音源 ６ 高温校正雑音源 ７、１６、１７ トータルパワ受信機 ８ 信号処理部 ９ アンテナ走査機構部 １０ アンテナ走査制御部 １１ データ出力端子 ２０ 電子機器搭載プラットホーム 1 Antenna reflector 2, 12, 13 Primary radiator 3, 14, 15 Signal changeover switch 4 Noise source changeover switch 5 Low temperature calibration noise source 6 High temperature calibration noise source 7, 16, 17 Total power receiver 8 Signal processing section 9 Antenna scanning Mechanism part 10 Antenna scanning control part 11 Data output terminal 20 Platform with electronic equipment
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3300760AJPH05133988A (en) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | Microwave radiometer |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3300760AJPH05133988A (en) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | Microwave radiometer |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05133988Atrue JPH05133988A (en) | 1993-05-28 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3300760APendingJPH05133988A (en) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | Microwave radiometer |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05133988A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102243294A (en)* | 2010-05-14 | 2011-11-16 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | Nonlinear calibrating method and device for foundation microwave radiometer |
| CN112666636A (en)* | 2020-12-18 | 2021-04-16 | 西安空间无线电技术研究所 | Channel coupling performance test method of microwave radiometer spectrum subdivision receiver |
| CN114355038A (en)* | 2022-01-07 | 2022-04-15 | 上海航天测控通信研究所 | Device and method for testing backward radiation leakage of antenna reflector of satellite-borne microwave radiometer |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102243294A (en)* | 2010-05-14 | 2011-11-16 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | Nonlinear calibrating method and device for foundation microwave radiometer |
| CN112666636A (en)* | 2020-12-18 | 2021-04-16 | 西安空间无线电技术研究所 | Channel coupling performance test method of microwave radiometer spectrum subdivision receiver |
| CN114355038A (en)* | 2022-01-07 | 2022-04-15 | 上海航天测控通信研究所 | Device and method for testing backward radiation leakage of antenna reflector of satellite-borne microwave radiometer |
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